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- 電容式觸摸傳感器的工作原理
- 來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2013/12/19
現(xiàn)在電容式觸摸傳感器的應(yīng)用已經(jīng)遍布各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中,現(xiàn)在市場(chǎng)上的現(xiàn)在電容式觸摸傳感器已經(jīng)越來(lái)越多了。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上的現(xiàn)在電容式觸摸傳感器非常多,但是現(xiàn)在現(xiàn)在電容式觸摸傳感器的功能已經(jīng)滿(mǎn)足不了人們的需求了,所以現(xiàn)在電容式觸摸傳感器的應(yīng)用提升是必然的!
因?yàn)榛旌闲盘?hào)IC工藝得到廣泛的采用,這種技術(shù)允許芯片設(shè)計(jì)師優(yōu)化芯片的模擬和數(shù)字子系統(tǒng),以構(gòu)建具有前所未有的靈敏度和耐用性的電容式傳感器,而且成本是機(jī)械式開(kāi)關(guān)所不能比擬的!
電容式傳感器基本上可以分成三類(lèi):電場(chǎng)傳感器、基于弛張振蕩器的傳感器以及電荷轉(zhuǎn)移(QT)器件。電場(chǎng)傳感器通常會(huì)產(chǎn)生數(shù)百kHz的正弦波,然后將這個(gè)信號(hào)加在電容一個(gè)極板的導(dǎo)電盤(pán)上,并檢測(cè)另外一個(gè)導(dǎo)電盤(pán)上的信號(hào)電平。當(dāng)用戶(hù)的手機(jī)或另外的導(dǎo)體對(duì)象接觸到兩個(gè)盤(pán)的時(shí)候,接收器上的信號(hào)電平將改變。通過(guò)解調(diào)和濾波極板上的信號(hào),可能獲得一個(gè)直流電壓,這個(gè)電壓隨電容的改變而變化;將這個(gè)電壓施加在閾值檢測(cè)器上,即可以產(chǎn)生觸摸/無(wú)觸摸的信號(hào)!
弛張振蕩器使用了一個(gè)電極盤(pán),其上的電極電容構(gòu)成了鋸齒波振蕩器中的可變定時(shí)單元。通過(guò)將恒定電流饋入到電極線,電極上的電壓隨時(shí)間線性增加。該電壓提供給比較器一個(gè)輸入,而比較器的輸出連接到一個(gè)與電極電容并行連接的接地開(kāi)關(guān)上。當(dāng)電極電容充電到一個(gè)預(yù)先確定的閾值電壓時(shí),比較器改變狀態(tài),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作—對(duì)定時(shí)電容放電,打開(kāi)開(kāi)關(guān),這個(gè)動(dòng)作將周期性的重復(fù)下去。其結(jié)果是,比較器的輸出是脈沖串,其頻率取決于總的定時(shí)電容的值。傳感器根據(jù)不同的頻率改變來(lái)報(bào)告觸摸/無(wú)觸摸狀態(tài)!
QT器件利用了一種稱(chēng)為電荷保持的物理原理。舉例來(lái)說(shuō),開(kāi)關(guān)在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)施加一個(gè)電壓到感應(yīng)電極上對(duì)其充電,之后開(kāi)關(guān)斷開(kāi),第二個(gè)開(kāi)關(guān)再將電極上的電荷釋放到更大的一個(gè)采樣電容中。人手指的觸摸增大了電極的電容,導(dǎo)致傳輸?shù)讲蓸与娙萆系碾姾稍黾,采樣電容因此改變,?jù)此就能得出檢測(cè)結(jié)果!
QT器件在突發(fā)模式采樣之后即進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,這種方法能提供比競(jìng)爭(zhēng)方案更高的動(dòng)態(tài)范圍和更低的功耗,而自動(dòng)校準(zhǔn)例程可以補(bǔ)償因?yàn)榄h(huán)境條件改變帶來(lái)的漂移。更重要的是,這種方法足夠靈敏,在電流透過(guò)厚的面板時(shí)不需要一個(gè)參考地連接,因此適合電池供電的設(shè)備。
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